پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده چکیده
در این پژوهش کارایی یک سم‌پاش پشتی مجهز به یک افشانک تی‌جت به صورت آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی مقدار نشست قطرات مایع بر روی هر گلدان از کاغذ حساس به آب استفاده شد. سپس کاغذهای حساس به آب به کمک روش پردازش تصویر و با نرم‌افزار ImageJ مورد ارزیابی قرار گرفتند. این پژوهش بر پایه آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی شامل عوامل سرعت پیشروی در سه سطح (2، 5/3 و 5 کیلومتر بر ساعت)، فشار سم‌پاش در سه سطح (2، 3 و 4 بار) و سه سطح فاصله گلدان‌ها از پنکه (1، 2 و 3 متر) در سه تکرار انجام شد. در تمامی اندازه‌گیری‌ها، ارتفاع افشانک از زمین 90 سانتی‌متری بود. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش سرعت پیشروی، قطرهای حجمی 10، 50 و 90 درصد و پوشش سطحی به ترتیب حدود 11 درصد و 31 درصد کاهش یافتند. با این حال، این روند کاهشی در همه سطوح سرعت از نظر آماری معنی‌دار نبود، به‌گونه‌ای که بین سرعت‌های 5/3 و ۵ کیلومتر بر ساعت اختلاف معنی‌داری در سطح احتمال ۵ درصد، مشاهده نشد. کم‌ترین و بیش‌ترین میزان نشست محلول به ترتیب در فشار 4 بار به مقدار 37/19 درصد و فشار 3 بار به مقدار 53/28 حاصل گردید. در گلدان‌هایی که در دورترین فاصله از پنکه قرار داشتند، بیش‌ترین مقدار درصد پوشش سطحی مشاهده شد. در نهایت بیش‌ترین درصد پوشش سطحی در تیمار با سرعت پیشروی 2 کیلومتر بر ساعت و فشار 3 بار حاصل گردید.

چکیده هدف این پژوهش، طراحی، ساخت و ارزیابی یک دستگاه پوست‌گیر بادام درختی به‌منظور جداسازی پوست سبز از پوست سخت بادام است. دستگاه طراحی‌شده با استفاده از موتور برقی تک‌فاز راه‌اندازی شده و از اجزایی نظیر شاسی، مخزن تغذیه، کوبنده، لاستیک‌های شلاقی، استوانه شیاردار، چرخ‌های حامل، یاتاقان و سامانه انتقال قدرت تشکیل شده است. برای ارزیابی عملکرد دستگاه، آزمایش‌هایی در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه بلوک‌های کامل تصادفی و با سه تکرار انجام گرفت. متغیرهای مورد بررسی شامل سرعت دورانی کوبنده در سه سطح (۱۵۰، ۳۰۰ و ۵۴۰ دور بر دقیقه)، فاصله همزن از استوانه شیاردار در سه سطح (۲۰، ۳۰ و ۵۰ میلی‌متر)، و ضخامت لاستیک شلاقی در سه سطح (6، 8 و 10 میلی‌متر) بود. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که سرعت خطی کوبنده، فاصله آن با ضد کوبنده و ضخامت لاستیک به‌کاررفته تأثیر معنی‌داری بر بازدهی پوست‌گیری دارند. از نظر درصد شکستگی دانه-ها، بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، تنظیم سرعت کوبنده در محدوده ۱۵۰ دور بر دقیقه، فاصله ۳۰ میلی‌متر از استوانه شیاردار و استفاده از لاستیک‌هایی با ضخامت ۶ میلی‌متر، بهترین عملکرد را فراهم می‌آورد. بیش‌ترین شکستگی پوسته سخت تنها در رقم نون پاریل (کاغذی) مشاهده شد، با این حال مغزهای شکسته هم‌چنان قابل استفاده بودند.

چکیده میوه سیب تحت تأثیر عملیاتی چون برداشت، بسته‌بندی، درجه‌بندی، انبار کردن و حمل و نقل قرار می‌گیرد. طی این مراحل بارهای ایستایی و پویای متعددی بـر تـک‌تـک محصولات وارد می‌شود که منجر به آسیب و هم‌چنین باعث افت کیفیت و در نتیجه کاهش بازارپسندی و صادرات محصول می‌گردد. هدف از این تحقیق تحلیل رفتار پویای سیب صادراتی ارقام گلدن دلیشز و رد دلیشز در مقابل صدمات ناشی از ضربه به کمک شبیه‌سازی اجزای محدود است. به‌منظور بررسی مدل رگرسیون خطی رفتار پویای میوه سیب به‌وسیله حسگرهای نیروسنج و شتاب‌سنج سه محوره به میوه سیب ضربه وارد شد. خواص فیزیکی میوه سیب در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. هم‌چنین با استفاده از دستگاه تحلیل بافت Instron موجود در آزمایشگاه رئولوژی، خواص مکانیکی پوست، گوشت و دانه میوه سیب به‌طور جداگانه تعیین گردید و نتایج خواص فیزیکی و مکانیکی به عنوان ورودی در قسمت داده‌های مهندسی در نرم‌افزار Abaqus به‌کار گرفته شد. برای رسیدن به اهداف مطالعه، ابتدا در بخش جداگانه‌ای آزمون ضربه در قالب آزمایش فاکتوریل با متغیرهای مستقل شامل دو رقم محصول سیب، 3 سطح انرژی ضربه (0124/0 ، 0238/0 و 0712/0ژول) و دو سطح شعاع انحنای محل ضربه (8/38 و 2/42 میلی‌متر) اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان داد که در شبیه‌سازی آزمون ضربه سیب با استفاده از روش اجزای محدود بین نتایج تجربی و تحلیل مودال از همبستگی و قابلیت اعتماد بالایی برخوردار است به طوری که ضریب تعیین (R2) ناشی از مقایسه بسامدهای تجربی و تحلیل مودال برای سیب رقم گلدن دلیشز و رد دلیشز به ترتیب 98/0 و 99/0 است به‌طوری که نتایج این مطالعه می‌تواند مزیت قابل توجهی برای طراحی ماشین‌های برداشت و پس از برداشت در مقیاس تجاری برای میوه سیب را امکان‌پذیر سازد.

چکیده شناخت بصری علائم بیماری در برگ گیاهان شامل مشاهده تغییرات ظاهری است که می‌تواند نشانه‌ای از وجود بیماری یا استرس گیاه باشد. این علائم عبارت‌اند از لکه ها، تغییر رنگ، پژمردگی، خوردگی برگ، رشد غیرعادی و ریزش غیرطبیعی برگ. این علائم با استفاده از ابزارهای بصری پیشرفته نظیر حسگرهای سنجش از دور و پهبادها و الگوریتمهای مبتنی بر هوش مصنوعی، قابل شناسایی و مدیریت هستند. این مطالعه به بررسی شناسایی بیماری‌های گیاهی در محصولات مختلف با استفاده از پردازش تصویر و الگوریتم‌های یادگیری عمیق پرداخت. سه مدل مبتنی بر یادگیری عمیق با معماری RegNet، ShuffleNet و DenseNet برای طبقه‌بندی بیماری‌ها بر اساس داده‌های تصویری برگهای بیمار از 5 محصول مختلف درت، سیب زمینی، نیشکر، گندم و برنج ارزیابی شدند. نتایج نشان داد مدل RegNet عملکرد پایداری داشته و ShuffleNet با اورفیت خفیف، دقت قابل‌قبولی ارائه داده است. مدل DenseNet نوساناتی در دقت داشت و نیازمند بهبود است. معیارهای دقت، صحت، بازخوانی و منحنی‌های ROC و نمودار دقت-بازخوانی نشان دادند که مدل‌ها در شناسایی اکثر کلاس‌ها عملکرد خوبی دارند (نرخ شناسایی صحیح بالای 97%). چالش‌هایی مانند کمبود داده‌های متوازن و شباهت علائم بیماری‌ها نیز شناسایی شد. این تحقیق ننایج نویدبخشی را در راستای مدیریت بیماریهای گیاهی توسط فناوری های نوین ارایه می دهد.

چکیده آب آلبالو به دلیل دارا بودن ترکیبات آنتی‌اکسیدانی، فنولی و رنگ‌دانه‌های طبیعی، در زمره نوشیدنی‌های پرطرفدار و حساس به فساد میکروبی قرار دارد. در این پژوهش، یک سامانه غیرحرارتی ترکیبی شامل راکتور هیدرودینامیکی لوله ونتوری و پلاسمای فاز مایع طراحی و بهینه‌سازی شد تا کارایی آن در غیرفعال‌سازی اشرشیاکلی و حفظ کیفیت آب آلبالو بررسی شود. نوآوری اصلی پژوهش در ترکیب دو فناوری غیرحرارتی پلاسمای فاز مایع و راکتور لوله ونتوری با پتانسیل هم‌افزایی بالا است. به ‌منظور ارزیابی اثر متغیرهای مستقل ولتاژ، دبی، دما و زمان بر کاهش بار میکروبی آب آلبالو، از روش سطح پاسخ (RSM) و طراحی باکس- بنکن استفاده شد. نتایج نشان داد که در شرایط بهینه (ولتاژ 85/19 کیلوولت، دبی 52/3 لیتر بر دقیقه، دمای 82/47 درجه سلسیوس و زمان 42/4 دقیقه)، بیشترین کاهش لگاریتمی اشرشیاکلی برابر با 18/6 دوره لگاریتمی حاصل شد. مدل آماری دارای ضریب تعیین 99/0 بود و زمان و ولتاژ، مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر حذف بار میکروبی شناخته شدند. بررسی خواص کیفی این محصول در مقایسه با نمونه تیمار نشده و نمونه‌ی تیمار شده با روش حرارتی نشان داد که این روش ترکیبی موجب کاهش بسیار اندک در ترکیبات حساس محصول شد؛ به‌گونه‌ای که آنتوسیانین کل، فنول کل و ویتامین C و همچنین شاخص‌های رنگی (L*, a*, b*) در طی این فرآیند حفظ شدند. این نتایج نشان می‌دهند که سامانه ترکیبی پلاسمای فاز مایع–لوله ونتوری، یک روش مؤثر، غیرحرارتی و ایمن برای پاستوریزاسیون نوشیدنی‌های حساس است که ضمن حذف مؤثر میکروارگانیسم‌ها، خواص کیفی محصول را نیز حفظ می‌کند.

چکیده روش شبکه عصبی یک روش مدل‌سازی قدرتمند بوده که در حافظه و یادگیری زیستی با استفاده از سلول عصبی انجام می‌شود. در این تحقیق به بررسی طبقه‌بندی نوع بسته‌بندی در بارگذاری پویا و شبه ایستا بر روی خصوصات میوه موز تحقیقی انجام شد که داده‌های ورودی شبکه عصبی این تحقیق شامل محتوای فنول، آنتی اکسیدان، اسیدیته، pH، مواد جامد محلول، سفتی و محتوای رطوبت بوده است. خروجی داده‌های طبقه‌بندی نیز نوع بسته‌بندی‌های این آزمایش بود و شبکه پرسپترون در حالت سلول عصبی‌ 3 و 5 در لایه‌های مختلف و با استفاده از tanh که تابع فعال‌سازی منتخب بود استفاده شد. در این پژوهش، عملکرد شبکه‌های عصبی مصنوعی چندلایه برای طبقه‌بندی و پیش‌بینی داده‌های آزمایشی مورد بررسی قرار گرفت. مدل‌ها با تعداد دوره‌های یادگیری و تعداد دفعات اجرای مختلف آموزش داده شدند و نتایج بر اساس مقادیر خطای میانگین مربعات (MSE) ارزیابی گردید. بهترین عملکرد با مقدار خطای میانگین مربعات حدود 00019/0 در داده‌های آموزشی و 02/0 در داده‌های اعتبارسنجی به‌دست آمد که نشان‌دهنده دقت بالای مدل در شرایط بهینه است. هم‌چنین، افزایش تعداد دوره‌های یادگیری و اجرای بیش‌تر مدل، در بسیاری از موارد موجب کاهش خطا و بهبود دقت پیش‌بینی شد. با این حال، در برخی موارد، مقادیر بسیار پایین خطای آموزشی نشان‌دهنده احتمال بیش‌برازش در مدل‌ها بود.

چکیده هدف این پژوهش، استفاده از دسته‌بندهای ترکیبی مبتنی بر یادگیری انتقالی برای طبقه‌بندی تصاویر سیب در چهار گروه شامل سیب سالم، سیب مبتلا به بیماری باکتریایی، سیب مبتلا به بیماری قارچی و سیب دارای بیماری گسترش‌یافته به بافت است. در این روش، یک دسته‌بند سه‌طبقه به‌عنوان گام نخست و سپس یک دسته‌بند دوطبقه به کار گرفته شد. همچنین، مقایسه عملکرد این دسته‌بندهای ترکیبی با یک دسته‌بند چهارطبقه مستقل، یکی دیگر از اهداف پژوهش بود. برای توسعه مدل‌ها، تعداد 850 تصویر از پایگاه داده Kaggle استفاده شد. در تمام دسته‌بندها از مدل یادگیری انتقالی برمبنای الگوریتم EfficientNet ، بهره گرفته شد. پیاده‌سازی مدل‌ها با زبان Python در محیط PyCharm انجام شد. به‌منظور ارزیابی عملکرد، از ماتریس درهم‌ریختگی و معیارهای دقت، صحت، حساسیت، ویژگی (Specificity) و نمره F1 استفاده گردید. نتایج نشان داد که به دلیل حجم مناسب داده‌ها و استفاده از الگوریتم یادگیری انتقالی، همه مدل‌ها عملکرد مطلوبی داشتند و مقدار همه شاخص‌های ارزیابی بالاتر از 94/0 به دست آمد. مقایسه دسته‌بندها نشان داد که برخی از مدل‌های ترکیبی بهتر از مدل یکپارچه چهارطبقه عمل کردند و برخی دیگر عملکرد ضعیف‌تری داشتند. علت این تفاوت می‌تواند به نحوه ترکیب گروه‌ها بازگردد؛ چراکه این ترکیب‌ها مشابه نوعی مهندسی ویژگی عمل کرده و به صورت تصادفی ممکن است منجر به بهبود یا افت صحت کلی مدل شوند.

چکیده خاک‌ورزی حفاظتی با توجه به نقش آن در جلوگیری از فرسایش و حفظ قابلیت مواد آلی خاک، و هم‌چنین نقش آن در حفظ رطوبت و جلوگیری از هدر رفت آب، مورد توجه محققان قرار گرفته است. این پژوهش با هدف مقایسه روش‌های مختلف خاک‌ورزی حفاظتی برنج همراه با آبیاری متناوب، و روش خاک‌ورزی مرسوم همراه با آبیاری دائم (شاهد)، به‌مدت دو سال (1400-1399) در قالب بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار، در ایستگاه شاوور مرکز تحقیقات کشاورزی خوزستان اجرا گردید. تیمارها شامل چهار روش خاک‌ورزی حفاظتی، در شرایط آبیاری متناوب، و نیز روش مرسوم (شاهد: گاوآهن-برگردان‌دار همراه با دو بار دیسک در شرایط آبیاری دائم) بودند. نتایج تجزیه واریانس مرکب صفات زراعی نشان داد که بین روش‌‌‌های مختلف خاک‌ورزی-آبیاری از نظر عملکرد و نیز صفات زراعی به جز وزن هزار دانه اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد. مقایسه میانگین‌های عملکرد نشان داد روش‌های بی‌خاک‌ورزی، چیزل همراه با دیسک، چیزل‌پکر، و یک بار دیسک، در شرایط آبیاری متناوب، به‌ترتیب 3137، 2900، 2892 و 2940، و شاهد (خاک‌ورزی مرسوم در شرایط آبیاری دائم) 3509 کیلوگرم در هکتار به‌دست آوردند. هم‌چنین نتایج نشان داد که بین روش‌‌‌های مختلف خاک‌ورزی-آبیاری از نظر مصرف و نیز بهره‌وری آب اختلاف معنی‌داری وجود داشت. مقایسه میانگین‌ها نشان داد که شاهد با 41084 متر مکعب در هکتار، بیش‌ترین میزان مصرف آب، و با 084/0 کیلوگرم در متر مکعب،کم‌ترین میزان بهره‌وری آب را به خود اختصاص داشت، و در مقابل، بی‌خاک‌ورزی-آبیاری متناوب با 22753 متر مکعب در هکتار، کم‌ترین آب مصرفی، و با 128/0 کیلوگرم در متر مکعب، بیش‌ترین مقدار بهره‌وری آب را به‌دست آورد.